并联重力热管烟囱发电装置、系统及矸石山积温治理方法

本发明属于固体废物综合利用等环境保护专用设备制造领域，具体是一种并联重力热管烟囱发电装置、系统及矸石山积温治理方法。

背景技术：

1、矸石山内部残留着可以自燃的矿石，遇到空气会因缓慢氧化而产生高温，形成矸石山内部积温。重力热管利用自身的等温性能，插入矸石山后，可将矸石山内部积温迅速传导至外界，从而达到治理矸石山内部积温的目的，从重力热管自身来看，插入矸石山内部的蒸发段和露在空气中的冷凝段温差较小，而矸石山内部积温一般在150℃以上，这就说明重力热管的冷凝段温度非常高，通常情况下，重力热管的冷凝段靠自然对流散热，热量会流失至大气中，造成热能的浪费。

2、矸石山在形成的过程中，一般会在矸石山堆积表面覆盖一层黄土以达到隔绝空气的目的，但是矸石山边坡无法用黄土完全隔绝空气，这就导致了空气可以通过边坡进入矸石山内部，缓慢氧化放热形成积温，此时矸石山堆积表面的黄土不利于热量的及时扩散，这就导致了矸石山内部温度越来越高。

技术实现思路

1、本发明为了解决矸石山内部积温治理的问题，提供一种并联重力热管烟囱发电装置、系统及矸石山积温治理方法。

2、本发明采取以下技术方案：一种基于烟囱效应的重力热管风力发电装置，包括重力热管，重力热管顶部安装风力发电装置，重力热管上部套有气体流通加速装置，所述气体流通加速装置将重力热管中部及以下的气体加速到重力热管顶部并输出给风力发电装置。

3、在一些实施例中，气体流通加速装置包括套在重力热管外侧烟囱壁，烟囱壁底部呈开口状，烟囱壁底部的开口与重力热管之间形成气体压力区i；

4、烟囱壁与重力热管之间的空间为气体通道；

5、烟囱壁顶部与重力热管之间的气体通道内设有气道挡板，所述气道挡板将气体通道形成折回通道，且折回通道的截面积逐渐变小，折回通道的出口正对风力发电装置。

6、在一些实施例中，烟囱壁中部为直段。

7、在一些实施例中，风力发电装置包括发电机、风力发电支架和风力发电叶片，风力发电叶片为上下宽中间窄的螺旋形状，可以被从下向上的纵向风流驱动，也可以被横向风流驱动。

8、在一些实施例中，风力发电叶片为上下宽，中间窄的螺旋形状。

9、在一些实施例中，重力热管对应烟囱壁覆盖的区域设置有散热片。

10、一种系统，包括并排设置在矸石山边坡上方平台处的重力热管烟囱发电装置，所述重力热管烟囱发电装置中的风力发电装置与储存电能装置连接，所述重力热管烟囱发电装置的重力热管下端与铺设在矸石山边坡表面的空心热管连接，空心热管与插入矸石山内部的立管连通。

11、在一些实施例中，空心热管包括与重力热管下端连通的竖管，并排设置的竖管之间通过横管连通，所述立管连接在竖管端部。

12、一种矸石山积温治理方法，包括：

13、s1：在煤矿矸石堆积完毕后并且尚未覆盖黄土层之前，在堆积的矸石表面铺设纵横交替的空心热管，竖管与竖管之间并联，竖管通过一根横管互相连接，在每一根竖管的一端用弯头连接立管，立管插入矸石山内部，竖管的另一端部用弯头连接重力热管烟囱发电装置，保证每一处连接紧密不漏气；

14、s2：在矸石山上面覆盖黄土覆盖层，此时打开重力热管烟囱发电装置的重力热管顶部端盖，向重力热管内部倒入一定量的工质，在真空状态下将顶部端盖密封；

15、s3：重力热管烟囱发电装置中的风力发电装置与储存电能装置连接；

16、s4：重力热管烟囱发电装置将附近的热量迅速疏散，使内部温度缓慢降下来；

17、重力热管烟囱发电装置利用气体流通加速装置将周围的空气吸入，阻挡边坡附近空气渗入，边坡的裂隙由于没有热流通道影响会逐渐密实，从而治理矸石山内部积温。

18、与现有技术相比，本发明是将重力热管的冷凝段热量利用烟囱效应驱动空气集中强化对流，进而驱动风扇进行风力发电，本发明的优点如下：1、将矸石山内部积温热量有效地转化为电能进行利用；2、烟囱效应会加速重力热管冷凝段空气的流速，从而会增加重力热管内部工质的循环速率，进而提高矸石山积温的治理效率；3、同时可以利用矸石山环境中的风能进行发电；4、重力热管烟囱风力发电装置在矸石山的影响范围比常规重力热管大，从而可以减少矸石山治理的工程量。

技术特征：

1.一种基于烟囱效应的重力热管风力发电装置，其特征在于：包括重力热管（1），重力热管（1）顶部安装风力发电装置（6），重力热管（1）上部套有气体流通加速装置，所述气体流通加速装置将重力热管（1）中部及以下的气体加速到重力热管（1）顶部并输出给风力发电装置（6）。

2.根据权利要求1所述的基于烟囱效应的重力热管风力发电装置，其特征在于：所述气体流通加速装置包括套在重力热管（1）外侧烟囱壁（2），烟囱壁（2）底部呈开口状，烟囱壁（2）底部的开口与重力热管（1）之间形成气体压力区i（17）；

3.根据权利要求2所述的基于烟囱效应的重力热管风力发电装置，其特征在于：所述烟囱壁（2）中部为直段。

4.根据权利要求1所述的基于烟囱效应的重力热管风力发电装置，其特征在于：所述的风力发电装置（6）包括发电机（11）、风力发电支架（7）和风力发电叶片（8），风力发电叶片（8）为上下宽中间窄的螺旋形状，可以被从下向上的纵向风流驱动，也可以被横向风流驱动。

5.根据权利要求1所述的基于烟囱效应的重力热管风力发电装置，其特征在于：所述风力发电叶片（8）为上下宽，中间窄的螺旋形状。

6.根据权利要求1所述的基于烟囱效应的重力热管风力发电装置，其特征在于：所述重力热管（1）对应烟囱壁（2）覆盖的区域设置有散热片（3）。

7.一种系统，其特征在于：包括并排设置在矸石山边坡（14）上方平台处的如权利要求1或2或3或4或5或6所述的重力热管烟囱发电装置（15），所述重力热管烟囱发电装置（15）中的风力发电装置（6）与储存电能装置（10）连接，所述重力热管烟囱发电装置（15）的重力热管（1）下端与铺设在矸石山边坡（14）表面的空心热管连接，空心热管与插入矸石山内部的立管（27）连通。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述空心热管包括与重力热管（1）下端连通的竖管（23），并排设置的竖管（23）之间通过横管（25）连通，所述立管（27）连接在竖管（23）端部。

9.一种矸石山积温治理方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明属于固体废物综合利用等环境保护专用设备制造领域，具体是一种并联重力热管烟囱发电装置、系统及矸石山积温治理方法。解决了矸石山内部积温治理的问题，包括重力热管，重力热管顶部安装风力发电装置，重力热管上部套有气体流通加速装置，所述气体流通加速装置将重力热管中部及以下的气体加速到重力热管顶部并输出给风力发电装置。重力热管烟囱发电装置中的风力发电装置与储存电能装置，所述重力热管烟囱发电装置的重力热管下端与铺设在矸石山边坡表面的空心热管连接，空心热管与插入矸石山内部的立管连通。本发明将重力热管的冷凝段热量利用烟囱效应驱动空气集中强化对流，进而驱动风扇进行风力发电。

技术研发人员：张柏林,张兴华
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16